"Rusko porazilo Japonsko ve vývoji high-tech surovin." Po přečtení této fráze mě mohou být podezření z falšování. Průmysl surovin je důležitou oblastí, v níž je Japonsko do dnešní doby vysoce konkurenceschopné. Většinou se jedná o negativní recenze ruských surovin, ale při výrobě jednoho materiálu se nám Rusko stále podařilo obejít, “píše Kotaro Watanabe.
Rusko porazilo Japonsko ve vývoji high-tech surovin …
Po přečtení této fráze mě mohou být podezření z falšování. Průmysl surovin je důležitou oblastí, v níž je Japonsko do dnešní doby vysoce konkurenceschopné. Mnoho japonských produktů patří mezi přední světové žebříčky: vysoce pevná ocel, uhlíková vlákna, legovaná ocel atd.
Současně, jak v ruském surovinovém průmyslu, jsou vysoce kvalitní výrobky vzácné: titan lze nazvat offhand, ale většinou má špatné recenze.
Například ruský galvanizovaný plech, který se používá v automobilovém průmyslu, nelze srovnávat s japonskými. Ruský kov je jednoduše potažen vrstvou zinku. Pokud to trochu ohnete, zinek odejde. Problém není jen zinek. Tloušťka plechů není zachována; v kovu je také mnoho nečistot.
Z takového plechu není možné vyrobit vysoce kvalitní produkt. V Rusku je nereálné dosáhnout japonské kvality. Jedním z důvodů je nízká kapacita surovinového průmyslu.
Pokud však jde o vývoj uhlíkových nanotrubic, které zvyšují výkon lithium-iontových baterií používaných v elektrických vozidlech, zdá se, že ruské výrobky skutečně japonské obešly.
Uhlíkové nanotrubice se staly dlouho očekávaným novým materiálem s vysokou kapacitou a hustotou.
Propagační video:
Přesto byl tento materiál velmi drahý: několik desítek tisíc jenů na gram; desetkrát dražší než surové zlato. Nebylo možné vyrobit výrobky z takového materiálu za přijatelnou cenu, takže nikdo nemohl najít jeho použití.
Ruská pobočka Oksial (OCSiAl) najednou vyvinula způsob výroby uhlíkových nanotrubic za cenu 300 jenů za gram. Ve skutečnosti byl vytvořen logistický systém a prodej byl zahájen za stanovenou cenu.
Co jsou uhlíkové nanotrubice
Uhlíkové nanotrubice jsou trubice molekulárních rozměrů, které jsou srolovány z atomů uhlíku.
Jak je vidět z uhlíkového krystalu, atom uhlíku má silné interatomické vazby, díky kterým má materiál takové fyzikální vlastnosti, jako je pevnost atd.
Uhlíkové nanotrubice vydrží tisícekrát větší proudy než měď; mají tepelnou vodivost asi sedmkrát vyšší než měď; jejich síla je 8 až 80 krát větší než u uhlíkových vláken.
Jak už název napovídá, tyto trubky mají nano-velikost, takže se jejich použití samo o sobě nemá. Protože však mají pokročilé fyzikální vlastnosti, jejich přidání může zlepšit výkon konečného materiálu.
Například pokud do plastu přidáte uhlíkové nanotrubice, může vést elektřinu.
Protože se přidá jen velmi málo, zůstává čirý plast průhledný. Vypadá to jako obyčejný plast, ale vede elektřinu.
V současné době jsou největší očekávání spojená se zlepšením výkonu baterií druhé generace pro elektrická vozidla. Uhlíkové nanotrubice vedou elektřinu dobře. Jsou dlouhé a málo široké. Trubky tvoří propojení, která usnadňují vytvoření vedení pro elektrický proud.
Když se přidají do prášku, spojí částice vedením. Přidáním uhlíkových nanotrubic k materiálu, ze kterého se vyrábějí lithium-iontové baterie, lze výkon baterií zlepšit tím, že částice budou chovat lépe.
Japonský národní ústav materiálových věd a Agentura pro vědu a technologii vyvíjejí další typ baterií: lithium-vzduchové baterie využívající uhlíkové nanotrubice v katodě. Kapacita těchto baterií je 15krát vyšší než u lithium-iontových baterií. Výzkum se provádí společně se SoftBank.
Chemická reakce v baterii podporuje hromadění částic, které brání toku elektrického proudu.
Uhlíkové nanotrubice mění tvar a akumulují takové částice, ale protože mají schopnost vytvářet kanály, kterými může elektřina snadněji procházet, podporují tok elektřiny uvnitř baterie. Tato charakteristika uhlíkových nanotrubic poskytuje velkou kapacitu baterie.
Dříve bylo známo, že uhlíkové nanotrubice mohou zlepšit výkon různých produktů, ale nebyly použity kvůli nákladům desetinásobku ceny zlata.
Navzdory skutečnosti, že malé množství uhlíkových nanotrubic může zlepšit fyzikální vlastnosti, jejich přidání do surovin výrazně zvyšuje cenu produktu a dokonce výrazně převyšuje náklady na výchozí materiál.
Existují dva typy uhlíkových nanotrubic: jednostěnné a vícestěnné. Jednovrstvé předčí vícevrstvé, ale jejich cena byla příliš vysoká. V tomto ohledu byl proveden výzkum v oblasti metod výroby levných jednostěnných uhlíkových nanotrubic.
V Japonsku podobný výzkum provádí Organizace pro rozvoj nových energetických a průmyslových technologií, za účasti společností, jako je Zeon Corporation atd. Tento projekt je pod kontrolou vlády.
Japonský vývoj neskončil neúspěchem
Účinnost se oproti původní metodě zvýšila tisíckrát. Japonsko je nyní schopno vyrobit jednostěnné uhlíkové nanotrubice 500krát déle. Původně monosyllabické roury stály několik desítek tisíc jenů za gram, ale nyní se vyrábějí za cenu 1 000 až 2 000 jenů za gram. Japonské jednostěnné uhlíkové nanotrubice mají navíc vyšší čistotu než ruské vzorky.
Ruský Oksial (OCSiAl) nicméně vyvinul technologii pro aplikaci jednostěnných uhlíkových nanotrubic na práškový kov. Vyrábí jednovrstvé hadičky pro 300 jenů na gram. Japonské vzorky jsou čistší, ale třikrát dražší.
Bohužel u japonských jednostěnných uhlíkových nanotrubic není tato čistota v současné době pro výrobu nutná.
(Vzhledem k tomu, že japonské nanotrubice se vyznačují čistotou, pokud se vyvíjí elektronické komponenty, které vyžadují takovou čistotu, hodnota japonských vzorů se dramaticky zvýší.)
Existují jednostěnné uhlíkové nanotrubice, které zvyšují pevnost, elektrickou vodivost a tepelnou vodivost materiálu, a proto jsou od nich tyto vlastnosti požadovány. I když obsahují nečistoty, neznamená to negativní dopad na tyto vlastnosti.
Výrobky Oxial zjevně postačují ke zvýšení výkonu lithium-iontových baterií. Postupně se vyvíjí logistický systém ruské společnosti, podle kterého nabízí jednovrstvé trubky za cenu 300 jenů za gram.
Japonsko navíc nemůže dodat tento typ výrobku za tak nízkou cenu. Dá se říci, že ruské jednostěnné uhlíkové nanotrubice v současnosti porazily japonské.
Práce strojírenského závodu v Německu.
Rusku se podařilo nabídnout výrobky podobné výrobkům v Japonsku za trojnásobek ceny. Japonský výzkum byl efektivní, ale ruský výzkum byl efektivnější.
Obecně platí, že úroveň ruského průmyslu a technologií není dostatečně vysoká, ale pokud budete pečlivě hledat, najdete v Rusku technologie, které jsou mnohem lepší než japonské. Díky tomu je Rusko zajímavé.
Začne Rusko vyrábět prvotřídní produkty?
Bude tedy Rusko vyrábět produkty, které předčí ty japonské? Pravděpodobně ne. I když si představujeme, že se v Rusku objeví vyspělé technologie, nebude mít v nich smysl, pokud nenajdou praktické použití.
Ruský průmysl se svou velikostí a diverzifikací nevyznačuje. I když se objeví nové technologie, je pro ně těžké najít uplatnění v Rusku. V praxi není snadné inovovat.
Kromě toho je pro výrobu produktů, jako jsou automobily, které kombinují různé technologie, vyžadována nadprůměrná úroveň technologie a kvality.
V tomto smyslu je Rusko velmi špatně vyvážené. I když vezmeme jednostěnné uhlíkové nanotrubice, pak samy o sobě nejsou konečnými produkty, a proto jejich komercializace vyžaduje kombinaci s jinými technologiemi.
Faktem je, že v Rusku můžete najít špičkové technologie podobné uhlíkovým nanotrubicím společnosti OCSiAl.
Japonsku se podařilo v industrializaci a komercializaci, takže pokud se vyvine a najde praktické aplikace pro takové ruské technologie, může to vést k plodné spolupráci mezi Japonskem a Ruskem.
Kotaro Watanabe